教育专题:反冲运动火箭(教案)

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1、165 反冲运动 火箭新课标要求(一)知识与技能1进一步巩固动量守恒定律2知道反冲运动和火箭的工作原理,了解反冲运动的应用3了解航天技术的发展和应用(二)过程与方法 理解反冲运动的物理实质,能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题。 (三)情感、态度与价值观培养学生动手动脑的能力,发掘学生探索新知识的潜能。教学重点运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质 教学难点动量守恒定律的应用教学方法教师启发、引导,学生讨论、交流。教学用具:铝箔纸,火柴和支架,反击式水轮机转轮的原理模型,礼花,有关航天发射、空间站等的录像带剪辑,投影片,多媒体辅助教学设备课时安排1 课时教学过程(一)引入新课教师:

2、用实验方法引入新课:演示实验1老师当众吹一个气球,然后,让气球开口向自己放手,看到气球直向学生飞去,人为制造一点“惊险气氛”,活跃课堂氛围。演示实验2用薄铝箔卷成一个细管,一端封闭,另一端留一个很细的口,内装由火柴头上刮下的药粉,把细管放在支架上,用火柴或其他办法给细管加热,当管内药粉点燃时,生成的燃气从细口迅速喷出,细管便向相反的方向飞去。演示实验3把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部,当水从弯管流出时,容器就旋转起来。提问:实验1、2中,气球、细管为什么会向后退呢?实验3中,细管为什么会旋转起来呢?看起来很小的几个实验,其中包含了很多现代科技的基本原理:如火箭的发射,人造卫星的上天,大炮发射

3、等。应该如何去解释这些现象呢?这节课我们就学习有关此类的问题。(二)进行新课 一、反冲运动1、反冲运动一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分,一部分向某个方向运动,另外一个部分必然向相反方向运动,这个现象叫反冲运动。(1)分析:细管为什么会向后退?教师:引导学生自学书本,展开讨论,得出结论:当气体从管内喷出时,它具有动量,由动量守恒定律可知,细管会向相反方向运动。(2)分析:反击式水轮机的工作原理:当水从弯管的喷嘴喷出时,弯管因反冲而旋转,这是利用反冲来造福人类,象这样的情况还很多。2反冲运动遵循的规律 反冲运动是系统内力作用的结果,虽然有时系统所受的合外力不为零,但由于系统内力远远大于外力

4、,所以系统的总动量是守恒的。3反冲运动的应用实例 (1)利用有益的反冲运动 反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出,使转轮由于反冲而旋转,从而带动发电机发电。 喷气式飞机是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度,等等。 (2)避免有害的反冲运动 射击时,子弹向前飞去,枪身向后发生反冲,这就会影响射击准确性等。学生:交流,举例,并说明其工作原理。如:喷气式飞机、我国人民引以为荣的运载火箭等。 【例1】一个静止的质量为M的不稳定原子核,放射出一个质量为m的粒子, (1)粒子离开原子核时速度为v0,则原子核剩余部分的速率等于 。(2)粒子离开原子核时相对原子核的速度为v0,则原子核剩余部分的速率等于

5、。解析 由于放射过程极短,放射过程中其他外力的冲量均可不计,整个原子核系统动量守恒。(1) 设剩余部分对地的反冲速度为v/,由于原子核原来静止,故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小, 即有 mvo=(Mm)v/ 解得;v/= mvo/(Mm)(2)设剩余部分对地的反冲速度为v/,则粒子的对地速率为v=v。v/。由于原子核原来静止,故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小, 即有 m(vov / )=(Mm)v / 所以v /=mv0/M 即剩余部分速率为mvo/M。 点评) 注意将粒子的相对速度转化为绝对速度,如果明确了各速度的方向,则相对速度可确定为两种情况:当两者同向时,相对速率为

6、两者速率之差;两者反向时,相对速率为两者速率之和,这样可将矢量式转化为标量式。教师:为了使学生对反冲运动有更深刻的印象,此时再做一个发射礼花炮的实验。学生:分析,礼花为什么会上天?教师:在学生回答的基础上进行小结火箭就是根据这个原理制成的。二、火箭教师:指导学生看书,对照书上“三级火箭”图,介绍火箭的基本构造和工作原理。1发射火箭的原理 火箭是利用了反冲原理,发射火箭时,尾管中喷射出的高速气体有动量,根据动量守恒定律,火箭就获得向上的动量,从而向上飞去。 即 mv+mu=0, 解得 u= mu/m。2决定火箭性能的参数 根据v= mu/m可知,火箭性能晌参数与喷气速度u和火箭质量比m/m有关,

7、一般u在20004000ms,质量之比小于10。3用多级火箭发射卫星获得所需速度 目前多级火箭一般都是三组火箭。因为三组火箭能达到目前发射人造卫星的需求,又因级数越多,结构越复杂,并难以控制,因此降低了性能的可靠性,难以达到预期的目的。播放课前准备的有关卫星发射、“和平号”空间站、“探路者”号火星探测器以及我国“神舟号”飞船等电视录像,使学生不仅了解航天技术的发展和宇宙航行的知识,而且要学生知道,我国的航天技术已经跨入了世界先进行列,激发学生的爱国热情。教师:在此基础上,指导学生阅读课后阅读材料航天技术的发展和宇宙航行。【例2】运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是 ( )

8、A燃料推动空气,空气的反作用力推动火箭 B火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出,气体的反作用力推动火箭 C火箭吸入空气,然后向后排出,空气对火箭的反作用力推动火箭 D火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭 解析 火箭的工作原理是利用反冲运动,是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时,使火箭获得反冲速度,故正确答案为选项B。 答案 B 点评 本题考查了火箭的工作原理,要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气,而不是外界的空气。而与带螺旋桨的直升机发生相互作用的才是空气,应注意两者的区别。(三)课堂小结教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。解释章鱼游泳时应用什么物理原理?点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。(四)作业:“问题与练习”13题教学体会思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。课后思考

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